Las personas que han viajado en avión suelen haber experimentado turbulencia en el aire, lo cual no es una experiencia agradable. En esta sección presentaremos específicamente conocimientos sobre meteorología y turbulencia.

En términos generales, cuando una aeronave atraviesa un espacio aéreo con mal tiempo, el fuselaje sufre vibraciones que van de leves a intensas; en casos graves, puede hacer rebotar a los pasajeros sentados en sus asientos. Si se tiene mala suerte, pueden llegar a producirse fracturas óseas en los pasajeros y daños en la estructura de la aeronave. Incluso sin llegar a situaciones tan graves como lesiones, las turbulencias prolongadas causan malestar físico y, con mayor frecuencia, generan inquietud psicológica en los pasajeros. Por lo tanto, los pilotos prestan atención constante para evitar espacios aéreos con mal tiempo durante la ejecución de sus tareas, tratando de ofrecer a los pasajeros un viaje seguro y confortable. Por supuesto, la resistencia estructural del avión es suficiente para hacer frente a las turbulencias, por lo que no hay problema en cuanto a la seguridad de vuelo.

Sobre la turbulencia, existen varias situaciones. Veámoslas una por una.

Primero está la Onda de Estela (Lee wave). El flujo de aire que forma ondas, es decir, turbulencia, que se forma sobre la ladera de sotavento de una cadena montañosa se denomina onda de estela. En condiciones de estabilidad estática, cuando el aire se ve obligado a superar una montaña y se mueve hacia la ladera de sotavento, sus paquetes de aire individuales se alejarán de su posición de equilibrio y oscilarán por flotabilidad, formando ondas internas de gravedad en la ladera de sotavento. Su formación está relacionada con la estratificación atmosférica, la dirección y velocidad del viento, así como el tamaño y la pendiente de la montaña. Cuando la velocidad del viento es alta y es perpendicular a la cresta, la perturbación del flujo de aire es más fuerte, lo que favorece la formación de ondas de estela; las montañas altas y empinadas pueden aumentar la amplitud de la onda de estela. Cuando se forma la onda de estela, a menudo pueden aparecer nubes lenticulares o nubes onduladas paralelas a la cresta y alternando con zonas sin nubes.

El Monte Fuji en Japón es un lugar típico donde se producen con frecuencia ondas de estela, y debido a la influencia de la onda de estela del Monte Fuji ocurrió una vez el accidente aéreo del vuelo 911 de British Overseas Airways Corporation. Este avión Boeing 707, con matrícula G-APFE, había despegado del aeropuerto de Haneda en Japón y se preparaba para continuar su tramo hacia Hong Kong; poco después del despegue, tras verse envuelto en turbulencia, la resistencia del fuselaje no pudo soportar la carga, lo que provocó la desintegración de la aeronave y su estrellamiento en las estribaciones del Monte Fuji, falleciendo los 113 pasajeros y los 11 tripulantes.

Conociendo los peligros de la onda de estela, en la etapa de preparación de la ruta, las aerolíneas suelen desviarse de las zonas propensas, por ejemplo, rodeando la cima del Monte Fuji pasando por el norte o por el sur.

Lo siguiente a tener en cuenta es la Tropopausa (tropopause). Es la capa de transición entre la troposfera y la estratosfera, con un espesor de varios cientos de metros a 1 o 2 kilómetros. Su altura varía mucho con la latitud y la estación; en general, es más alta en los trópicos que en los polos, más alta en verano que en invierno, y más alta de día que de noche. La tropopausa es como una divisoria de aguas. Encima de ella está la estratosfera, cielo despejado, flujo de aire estable y temperatura que aumenta con la altura; debajo de ella está la troposfera, nubes, lluvia, truenos y relámpagos, cambios milenarios, y temperatura que disminuye con la altura. En general, las características del aire determinan que el aire caliente está en la capa superior (estable) y el aire frío está en la capa inferior (inestable). Por lo tanto, la estratosfera es estable y la troposfera es inestable. La tropopausa está entre la troposfera y la estratosfera, indicando las condiciones meteorológicas de arriba y abajo.

Las nubes de la troposfera generalmente se detienen al ascender hasta la tropopausa, por lo que los topes de nube en forma de yunque de los cumulonimbus suelen coincidir con la altura de la tropopausa. Los cumulonimbus son muy perjudiciales para el vuelo, pero según la altura de la tropopausa, se puede juzgar aproximadamente la altura a la que pueden aparecer los topes de los cumulonimbus, para evitarlos en la medida de lo posible durante el vuelo.

Los cambios en la altura de la tropopausa, es decir, la llamada pendiente de la tropopausa, también están estrechamente relacionados con el tiempo en la troposfera. La tropopausa sobre una masa de aire cálido es generalmente más alta, mientras que sobre una masa de aire frío es generalmente más baja. Cambios drásticos o incluso rupturas en la altura de la tropopausa a menudo presagian la existencia de corrientes en chorro en altura y turbulencia a una cierta altura en la capa inferior. Las aeronaves pueden verse muy afectadas al cruzar estas zonas.

Veamos un ejemplo práctico. En la siguiente imagen, la altura de la tropopausa en el waypoint GAVEL desciende hasta 35400 pies. Si la altitud de crucero en ese momento fuera de 36000 pies, se debe tener mucho cuidado con el vuelo cerca de los 140 grados de longitud oeste.

Cambiemos el ángulo para ver estos datos de nuevo, en un gráfico de la relación entre la altitud de crucero y la altura de la tropopausa es más fácil de entender, y la gran pendiente de la tropopausa es evidente de un vistazo. Despegando del aeropuerto de Los Ángeles, con una altitud de crucero de 36000 pies hacia el oeste, se cruzará la tropopausa al pasar los 140 grados de longitud oeste.

A continuación, presentaremos el radar embarcado. Los aviones comerciales modernos están equipados con radar meteorológico, que puede proporcionar a los pilotos información meteorológica sobre la ruta y el espacio aéreo cercano. Como se muestra en la siguiente imagen, la antena del radar meteorológico embarcado se encuentra dentro del radomo en el morro del avión. Utilizando el principio de que las ondas electromagnéticas son reflejadas al encontrar obstáculos tras ser radiadas por la antena, cuanto mayor sea el coeficiente de conductividad del objetivo y mayor sea la superficie reflectante, más fuerte será el eco. El radar puede detectar la existencia y distribución de objetivos meteorológicos y otros objetivos en la ruta frente al avión, y muestra el contorno de los objetivos detectados, la intensidad de la zona de tormenta, el rumbo y la distancia en la pantalla.

Generalmente, en el ND (Indicador de Navegación) se muestran diferentes condiciones meteorológicas con diferentes colores; por ejemplo, las zonas rojas indican una precipitación superior a 12 mm/h, las zonas amarillas indican una precipitación entre 4 y 12 mm/h, el verde indica una precipitación entre 1 y 4 mm/h, y el púrpura indica flujo de aire inestable.

Cuando los pilotos detectan zonas amarillas, rojas o púrpuras en el espacio aéreo al frente de la ruta, generalmente considerarán tomar medidas de evasión.

Con las situaciones presentadas anteriormente, como se pueden conocer de antemano, los pilotos pueden evitar estos espacios aéreos al ejecutar sus tareas. Sin embargo, existe otro tipo de turbulencia, la Turbulencia de Aire Limpio (CAT), que no tiene señales previas, ocurre sin nubes, no es detectada por el radar y se produce repentinamente.

La turbulencia de aire limpio aparece más fácilmente en la dirección noreste de las bajas presiones en desarrollo rápido acompañadas de corrientes en chorro en altura (jet stream). Por ejemplo, en la imagen de arriba, las zonas donde pueden producirse turbulencias de aire limpio están dibujadas con líneas discontinuas; se predice que, despegando de Los Ángeles, se cruzará este espacio aéreo aproximadamente una hora y media después. Sin embargo, como no se puede evitar este lugar desde la ruta, al pasar por este espacio aéreo, los pilotos encenderán la luz del cinturón de seguridad, y el horario del servicio de alimentación a bordo también evitará este período de tiempo para garantizar la seguridad de los pasajeros y tripulantes.

Finalmente, presentaremos las operaciones cuando los pilotos modifican la ruta. Primero, el comandante y el primer oficial investigan la nueva ruta; por ejemplo, si los waypoints originales eran 4 puntos de paso A, B, C y D, y ha ocurrido turbulencia cerca del punto B, se decide evitar el punto B pasando por el punto E, que se encuentra a unas decenas de kilómetros. Pero este cambio necesita ser aprobado por el Control de Tráfico Aéreo (ATC). Tras recibir la solicitud del piloto, el ATC necesita investigar si hay otros vuelos pasando por el punto E a la misma altura, por lo que se debe esperar un tiempo para obtener el permiso oficial. Al mismo tiempo, el avión mismo vuela a alta velocidad a casi 900 km/h; si se ha pasado ya considerablemente el punto A para cuando se obtiene el permiso, podría ser necesario realizar un giro cerrado de gran ángulo hacia el punto E. Un vuelo similar a una montaña rusa no es una experiencia cómoda para los pasajeros, por lo que los pilotos deben prestar atención, monitorear constantemente la pantalla del radar, obtener el permiso lo antes posible cuando sea necesario e ingresar la información de la ruta en la computadora de gestión de vuelo lo más rápido posible.

Para obtener varios informes meteorológicos aéreos, la comunicación con pilotos de otros vuelos que vuelan en el mismo espacio aéreo también es muy importante. Los pilotos utilizarán una frecuencia especial, 123.45 MHz, ya que esta frecuencia no distingue entre nacionalidad ni aerolínea y es una frecuencia dedicada para la comunicación entre pilotos. Por ejemplo, entre varios aviones que vuelan en la misma dirección, si el primer avión encuentra turbulencia, el piloto de ese avión notificará a los aviones que vienen detrás a través de esta frecuencia para que tengan cuidado; así, los pilotos de los aviones posteriores encenderán la luz del cinturón de seguridad con anticipación para recordar a los pasajeros que presten atención a la turbulencia, mejorando así la seguridad del vuelo.

Además, esta frecuencia no se limita a la turbulencia, también se puede utilizar para otras emergencias. Por ejemplo, si hay un pasajero con una enfermedad repentina en un avión y no hay médico a bordo, el piloto puede llamar a otros aviones a través de esta frecuencia; si hay un médico, este puede ayudar a atender al paciente de emergencia.

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